Opis projektu
Halogeny i chalkogeny: nowe wiązania niekowalencyjne na potrzeby chemii i organokatalizy
Silne wiązania kowalencyjne, w których elektrony są równo dzielone przez dwa atomy, wspomagają tworzenie cząsteczek. Wiązania wodorowe są słabsze i charakteryzują się przyciąganiem elektrostatycznym między danym atomem a atomem wodoru związanym kowalencyjnie z innym atomem. Te wiązania niekowalencyjne są ważne w chemii supramolekularnej, chemii organicznej i organokatalizie. W ramach finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projektu XBCBCAT opracowane zostaną pierwsze zastosowania dla dwóch dodatkowych niekowalencyjnych oddziaływań opartych na halogenach lub chalkogenach, tzw. wiązań halogenowych i chalkogenowych. Zespół skupi się na wiązaniach halogenowych do rozpoznawania chiralności i wiązaniach chalkogenowych do zastosowań w syntezie organicznej i organokatalizie. Te bezprecedensowe zastosowania wzbogacą arsenał chemików w zakresie niekowalencyjnych interakcji i elastyczności w odniesieniu do zapotrzebowania na wodór.
Cel
Hydrogen-bonds have found widespread use in various fields of chemistry, including supramolecular chemistry, organic chemistry, and more lately organocatalysis. Although a multitude of structurally different hydrogen-bond donors has been developed, their mode of action is in all cases necessarily based on the same interacting atom, hydrogen.
In this proposal, we aim to develop first applications for two, previously very little explored non-covalent interactions that are based on electrophilic halogen or chalcogen substituents (“halogen-bonds” and “chalcogen bonds”).
The first objective is to open the way for the use of chiral multidentate halogen-bond donors (i.e. halogen-based Lewis acids) for enantiodiscrimination. After the synthesis of suitable candidate compounds, we will apply them in the following research areas: a) the resolution of racemic mixtures by co-crystallization with chiral halogen-bond donors, and b) the use of these Lewis acids in enantioselective organocatalysis.
Within the second objective, we will strive to establish first-of-its-kind applications of chalcogen-based Lewis acids in organic synthesis and organocatalysis. In contrast to halogen-bonds, chalcogen-bonds feature two substituents on the interacting atom as well as two electrophilic axes. In the first phase of this aim, we will synthesize neutral and cationic, mono- and bidentate candidate compounds and determine their association constants with a variety of Lewis bases. Based on this date, we subsequently seek to use these novel Lewis acids as activators or catalysts in organic transformations.
We anticipate that the realization of these applications, all of which are unprecedented, will be a crucial first step towards establishing further non-covalent interactions as useful tools in chiral recognition and chemical synthesis. In the long-term, we foresee these little-explored interactions becoming powerful complements to the ubiquitous hydrogen-bonds.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
44801 Bochum
Niemcy